Палеобиологи выяснили, как водным архозавроморфам удалось развить экстремально длинную шею

Скелет пятиметрового архозавроморфа Tanystropheus longobardicus, выставленный в Швейцарском национальном музее в Цюрихе / © Wikimedia Commons, Ghedoghedo.

После пермско-триасового вымирания, о причинах которого ученые активно спорят, фауна Земли заметно обогатилась формами позвоночных. В мезозойскую эру (251-66 миллионов лет назад) рептилии успешно эволюционировали и занимали все доступные среды. На суше обитали псевдозухии и нелетающие динозавры, воздушную нишу захватили птерозавры и птицы, а море — ихтиозавры, мозазавры и завроптеригии.

Разнообразие экологических ниш вынуждало древних животных по-своему приспосабливаться и развивать характерные черты строения. Одним из самых уникальных представителей позвоночной фауны мезозоя можно назвать Tanysauria, кладу ранних архозавроморфов. Среди них были как наземные, так и морские разновидности, но их общая и главная особенность — экстремально длинная шея. Некоторые виды (например, Tanystropheus) отращивали ее настолько длинной, что она составляла половину тела или даже больше.

Эти ящеры достигали такого своеобразия за счет удлинения позвонков, либо увеличивая их число в шейном отделе. У пятиметрового Tanystropheus longobardicus шея была самой длинной — до трех метров, то есть половина тела, но в ней насчитали только 13 вытянутых позвонков.

Хотя строение этих костей изучают давно, мало что известно об их эволюции. Пробел решили восполнить палеобиологи из Польши, Германии и Швейцарии. На основе недавно обнаруженных остатков они изучили внутреннюю анатомию шейных позвонков различных видов танистрофей (32 экземпляра) и более примитивного Protanystropheus antiquus (семь экземпляров) с помощью компьютерной томографии (КТ). Результаты научной работы опубликованы в журнале Zoological Journal of the Linnean Society.

Реконструкция шеи Tanystropheus hydroides (A) и другие образцы позвонков Tanystropheus spp. (B-D) и Tanystropheus conspicuus (E, F) / © Zoological Journal of the Linnean Society, Adam Rytel et al.

Томография позволила исследователям проанализировать внутреннюю структуру и толщину стенок образцов, не разрушая их. В образцах P. antiquus в середине позвонков находится полость, а с обоих концов стенки кости относительно тонкие и утолщаются по мере приближения к центру. Эти полости наискосок пересекают пластины губчатой костной ткани (трабекулами), в некоторых образцах трабекулы разделяли внутренние полости на несколько карманов.

Во всех позвонках танистрофей ученые также нашли крупную полость, окруженную плотным слоем кости. Однако внутри нее не было трабекулярных пластинок — несколько таких структур нашли в переднем и заднем отделах позвонка. Еще, как отмечают палеобиологи, в танистрофеях в отличие от P. antiquus почти невозможно было различить позвоночный канал. В поперечном сечении позвонки были почти идеально круглыми — трубчатое строение могло обеспечивать дополнительную жесткость.

Интерпретационные рисунки внутренней анатомии шейного позвонка P. antiquus (A) и среднего шейного позвонка взрослой особи Tanystropheus spp. (B), показанные в поперечном сечении вблизи середины / © Zoological Journal of the Linnean Society, Adam Rytel et al.

Анализ костной ткани показал, что ближе к середине в шейных позвонках проходит больше капилляров. По мере отдаления вперед и назад состав ткани меняется на пластинчатую кость, которая из-за слоистого строения обладает повышенной прочностью.

Исследователи сочли, что обнаруженные полости в центре шейных позвонков образовались после растворения губчатой костной ткани. Интересно, что такое строение несколько противоречит водному образу жизни танистрофей, ведь слишком легкие позвонки уменьшали бы плавучесть животного. Уникальная конструкция вытянутых шейных позвонков, заключили палеобиологи, это следствие эволюционного компромисса между длиной, массой и прочностью. Их полое цилиндрическое строение можно сравнить с пневматизацией костей у птерозавров для облегчения полета.

В первые десять миллионов лет после Великого вымирания архозавроморфы и, в частности, Tanysauria развивались быстро, и конкурентное давление вынуждало их приспосабливаться к жизни в воде. При этом вид Dinocephalosaurus orientalis из родственной для танистрофей группы пошел иным путем: его шея насчитывает больше двадцати позвонков.